Question

現有Fe和Fe₂O₃的固體混合物，為了分析混合物中Fe和Fe₂O₃的含量，設計了如下實驗方案：

【實驗數據】實驗共記錄了兩組實驗數據，第①組，氣體完全吸收后，石灰水溶液質量增加66g；第②組，完全反應，冷卻后稱量剩余固體的質量為Wg。
Fe₂O₃和CO反應方程式是：Fe₂O₃ + 3CO2Fe + 3CO₂
根據實驗設計及有關數據進行分析與計算
（1）生成氣體的質量是     g。
（2）混合物中Fe單質的質量分數為多少？（寫出計算過程）
（3）第②組數據W是       g（寫出計算結果）。
（4）若在100g Fe和Fe₂O₃的固體混合物中持續不斷的通入CO，請你畫出固體質量與通入CO質量的關系圖（在答題卡的坐標中作圖）。

Answer 1

（1）66；（2）20%；（3）76；（4）

試題分析：（1）第①組反應生成的氣體為二氧化碳，氣體完全吸收后，石灰水溶液質量增加66g，所以生成氣體的質量是66g；
（2）解：固體混合物中Fe₂O₃的質量為X。
Fe₂O₃ + 3CO  2Fe + 3CO₂
160                  3×44            
X                    66g
160:X = 3×44:66g                                  
解得 x= 80g               
Fe單質的質量分數：（100g–80g）/100g×100% = 20% 
答：混合物中鐵單質的質量分數是20%。
（3）第二組數據W很明顯是單質鐵的，這個單質鐵有兩部分來源，一部分是原有的，一部分是被還原生成的，根據第二問可以計算出被還原的三氧化二鐵的質量為80g，100g-80g=20g是原有的鐵的質量，被還原生成的鐵的質量也可通過化學方程式求出來為56g,所以W=20g+56g=76g。
（4）如圖下圖：

有兩個平臺，第一個平臺的終點及第二個平臺的起點不固定，但兩個平臺之間的水平差值大于42。
點評：此題較為靈活，考察了多方面的能力，尤其最后的作圖題，要將所有的反應過程分析明白，明白量與量之間的關系。